Hãy tưởng tượng một thế giới mà protein có thể được tạo thành từ các phân tử ảnh phản chiếu, giống như tay trái và tay phải của bạn.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã bối rối không biết tại sao sự sống chỉ sử dụng axit amin thuận tay trái. Một nghiên cứu mang tính đột phá của NASA đã đào sâu thêm bí ẩn này, thách thức các giả định truyền thống về nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất.

Sự thay đổi mô hình trong việc hiểu về tính thuận tay trái của sự sống

Tính thuận tay trái, hay "thuận tay phải", là một đặc tính cơ bản của các phân tử, bao gồm axit amin, là khối xây dựng của protein. Trong các sinh vật sống, axit amin chỉ tồn tại ở dạng thuận tay trái (axit amin L). Trong một thời gian dài, các nhà nghiên cứu tin rằng sự thiên vị này đã được xác định trước về mặt hóa học trong giai đoạn đầu hình thành Trái Đất. Tuy nhiên, nghiên cứu mới của NASA đã đảo ngược lý thuyết này.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, tiết lộ rằng RNA - từ lâu được coi là tiền thân tiềm năng của sự sống - về bản chất không ủng hộ axit amin thuận tay trái. Phát hiện này thách thức quan niệm lâu nay cho rằng sự bất đối xứng phân tử của sự sống bắt nguồn từ sự cần thiết của hóa học. Thay vào đó, nó cho thấy rằng sự đơn phương của sự sống có thể xuất hiện sau này thông qua áp lực tiến hóa.

"Sự đơn phương cuối cùng của sự sống có thể không phải là kết quả của thuyết quyết định hóa học mà là hậu quả của các lực tiến hóa tiếp theo", Tiến sĩ Alberto Vázquez-Salazar, một thành viên của nhóm nghiên cứu, giải thích trong một tuyên bố báo chí.

Thử nghiệm với các điều kiện Trái Đất sơ khai

Để khám phá câu hỏi này, các nhà nghiên cứu đã mô phỏng các điều kiện trên Trái Đất sơ khai. Họ đã tiến hành một loạt các thí nghiệm liên quan đến 15 sự kết hợp ribozyme khác nhau—các cỗ máy phân tử giống RNA có khả năng hỗ trợ tổng hợp protein. Mục tiêu là quan sát xem các phân tử này có biểu hiện sự ưu tiên đối với các axit amin thuận tay trái hay thuận tay phải. Đáng ngạc nhiên là kết quả không cho thấy sự ưu tiên nhất quán đối với bất kỳ loại axit amin nào.

Sự thiếu thiên vị này đặt ra những câu hỏi mới về cách sự bất đối xứng của sự sống phát sinh. Nếu sự ưu tiên đối với các axit amin thuận tay trái không được xác định trước về mặt hóa học, vậy thì điều gì đã thúc đẩy sự sống áp dụng sự đơn phương phân tử này? Những phát hiện này ngụ ý rằng sự thống trị của axit amin L trong các sinh vật sống có thể chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường hoặc tiến hóa sau này, thay vì bắt nguồn từ quá trình hóa học của Trái Đất thời kỳ đầu.

Tại sao tính bất đối xứng lại quan trọng

Tính bất đối xứng rất cần thiết để hiểu được cấu trúc phân tử của sự sống. Bản chất bất đối xứng của các phân tử sinh học rất quan trọng đối với chức năng của chúng, ảnh hưởng đến mọi thứ từ quá trình cuộn gập protein đến hoạt động của enzym. Việc hiểu được cách tính bất đối xứng xuất hiện sẽ làm sáng tỏ nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất và giúp các nhà khoa học đánh giá tiềm năng tồn tại sự sống ở những nơi khác trong vũ trụ.

Tiến sĩ Jason Dworkin, một nhà khoa học của NASA, đã nhấn mạnh đến ý nghĩa rộng hơn của nghiên cứu này: "Hiểu được các đặc tính hóa học của sự sống có thể hướng dẫn chúng ta tìm kiếm sự sống trong hệ Mặt Trời". Bằng cách làm sáng tỏ nguồn gốc của tính thuận tay phân tử, các nhà khoa học có thể tinh chỉnh các tiêu chí của họ để xác định sự sống ngoài Trái Đất, vì sự hiện diện của tính bất đối xứng có thể chỉ ra các quá trình sinh học.

Ý nghĩa đối với việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất

Nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết sâu sắc về bản chất của các khối xây dựng sự sống và sự hình thành của chúng. Nếu tính bất đối xứng phân tử của sự sống không được xác định về mặt hóa học, thì điều đó mở ra khả năng rằng sự sống ngoài Trái Đất có thể không tuân theo cùng một tính thuận tay như sự sống trên Trái Đất. Điều này mở rộng phạm vi nghiên cứu sinh học vũ trụ và khuyến khích một cách tiếp cận cởi mở hơn để tìm kiếm sự sống trong vũ trụ.

Một bí ẩn ngày càng sâu sắc

Những phát hiện của NASA không giải quyết được bí ẩn về sự thuận tay trái của sự sống nhưng đã bổ sung thêm sự phức tạp mới. Sự tiết lộ rằng RNA và các phân tử tương tự không có xu hướng tự nhiên hướng đến các axit amin thuận tay trái thách thức các giả định cơ bản về nguồn gốc của sự sống. Nó chuyển trọng tâm từ hóa học tiền sinh học sang các quá trình tiến hóa, đưa ra những hướng đi mới cho nghiên cứu về nguồn gốc và tính phổ quát của sự sống.

Khi các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu, nghiên cứu này đóng vai trò như một lời nhắc nhở về còn rất nhiều điều cần khám phá về sự khởi đầu của sự sống. Nó cũng nhấn mạnh sự tương tác phức tạp giữa hóa học, sinh học và quá trình tiến hóa định hình nên thế giới sống. Việc hiểu được sự thuận tay phân tử của sự sống cuối cùng có thể giúp chúng ta khám phá không chỉ nguồn gốc của chúng ta mà còn cả nơi sự sống có thể tồn tại ngoài Trái Đất.